
【機】 cycolid tooth
cycloid
【電】 cycloid
tooth; tine
【醫】 dens; dent-; dentes; denti-; dento-; odont-; odonto-
擺線齒(Cycloidal Tooth)是齒輪設計中一種特殊的齒形,其齒廓曲線由擺線(Cycloid)或外擺線(Epicycloid)構成。相較于常見的漸開線齒形,擺線齒具有更優的傳動平穩性、承載能力和耐磨性,尤其在精密傳動和重載場合應用廣泛。
擺線生成原理
擺線是圓在直線上純滾動時,圓周上一點形成的軌迹。當滾圓在基圓外側滾動時生成外擺線(Epicycloid),在基圓内側滾動時生成内擺線(Hypocycloid)。擺線齒輪的齒廓通常由外擺線作為齒頂曲線、内擺線作為齒根曲線組合而成。
數學表達
外擺線參數方程為:
$$ begin{cases} x = (R + r) cos theta - r cosleft(frac{R + r}{r} thetaright) y = (R + r) sin theta - r sinleft(frac{R + r}{r} thetaright) end{cases} $$
其中 ( R ) 為基圓半徑,( r ) 為滾圓半徑,( theta ) 為滾動角。該曲線确保齧合過程中瞬時傳動比恒定。
多齒接觸與低應力
擺線齒在齧合時同時有多個齒面接觸,載荷分布更均勻,齒面接觸應力比漸開線齒輪降低約30%,顯著延長使用壽命(來源:《機械設計手冊》第5版,齒輪傳動篇)。
無根切現象
擺線齒形天然避免根切問題,允許設計更少齒數(可低至6齒)而不需變位,適用于空間受限的微型傳動系統(來源:ISO 21771:2007 齒輪幾何參數标準)。
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擺線齒是齒輪傳動中一種特殊的齒形設計,其名稱來源于齒廓曲線的幾何特性。以下是綜合多來源信息的詳細解釋:
擺線齒的齒形由圓弧與直線組合構成,其齒廓曲線通過滾圓在基圓上純滾動形成(即擺線生成原理)。具體表現為:
主要用于對傳動平穩性要求高的領域,如:
擺線齒傳動效率更高(約98% vs 漸開線齒95%),但漸開線齒輪具有可分性優勢,允許一定中心距誤差。
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